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基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价
基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

收稿日期:

2014-12-16基金项目:国家环保公益性行业科研专项

“道路建设工程生态环境影响定量评价技术和方法”

(201209029-1)作者简介:荣月静(1989—),女,山西阳泉人,硕士,研究方向为区域生

态恢复与资源可持续利用研究。E-mail:rongyuejing@https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,

*通信作者:张慧E-mail:zhnies@https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,

农业资源与环境学报

2015年8月·第32卷·第4期:

343-353August 2015·Vol.32·

No.4:343-353Journal of Agricultural Resources and Environment

土地利用变化作为全球变化的主要动因,

目前已受到全球变化研究的广泛关注。

对未来土地利用变化的预测,有助于政府制定相关政策,从而对土地利用的开发、利用、整治和保护在时间和空间上作出预先安排,这对于区域土地资源的配置和可持续利用具有重要的现实意义。当前,土地利用变化可以通过多种模型模拟,其中地理学具有代表性的就是以元胞自动

机(CA )预测土地利用变化的模型。国外从20世纪90年代元胞自动机模型广泛的应用在景观格局与生态

学上[1-3],运用GIS 不断推动CA 模型在城市模拟中的

基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

荣月静1,2

,张

慧1*,赵显富2

(1.环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;2.南京信息工程大学地理与遥感学院,江苏南京210044)摘

要:基于全国生态环境10年变化(2000—2010年)遥感调查与评估项目中嘉兴市2000年、

2005年和2010年3期TM 遥感影像数据,运用MCE-CA 模型,预测出2005年、2010年土地利用格局,与实际情况进行模拟精度检验,其Kappa 系数达到0.94和0.92,证明模型精度很高。通过MCE-CA 模型预测嘉兴市2015年、2020年土地利用格局,计算生态服务价值变化率与土地利用强度变化率的比值得到土地利用变化下的生态敏感性指数,运用ArcGIS 空间叠加功能分析其过程,目的在于得到生态敏感性分布情况。得出:2000—2020年嘉兴市的景观格局发生了较大变化,耕地大幅度减少,建设用地大幅度增加。2000—2010年生态敏感性急剧增高,

说明近10年生态环境受到威胁愈来愈严重;2010—2020年在林草湿地不可转化为建设用地,耕地和未利用地可转化为建设用地的预测情境下,生态敏感性有所降低,生态环境得到改善。此土地利用与生态敏感性预测结果对嘉兴市的城市规划、可持续发展具有一定的借鉴作用。

关键词:土地利用动态模拟;MCE-CA 模型;生态敏感性中图分类号:

F301.23文献标志码:

A 文章编号:2095-6819(2015)

04-0343-11doi:10.13254/j.jare.2014.0359

Evaluation of Ecological Sensitivity of Land Use in Jiaxing City Based on MCE-CA Model

RONG Yue-jing 1,2,ZHANG Hui 1*,ZHAO Xian-fu 2

(1.Nanjing Institute of Environmental Science,MEP,Nanjing 210042,China;2.College of Geography and Remote Sensing,Nanjing Univer -sity of Information Science &Technology,Nanjing 210044,China )

Abstract:Based on three periods TM remote sensing image data in Jiaxing City of Year 2000,2005and 2010in the national ecological envi -

ronment remote sensing investigation and assessment project (2000—2010),by using MCE-CA model,the forecast land use of year 2005and

2010was https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,pared the forecast land use with the true land use of year 2005and 2010,the Kappa index was 0.94and 0.92,it proved that the simulation accuracy of MCE-CA model was high.The land use pattern in 2015and 2020could also be obtained by using MCE-CA model.With the rate of land use change intensity ratio and ecological service change value ratio,the land use ecological sensitivity index could be obtained.By using ArcGIS spatial overlay analysis to analyze the process,the sensitivity function distribution could be ob -tained.It concluded that the landscape pattern changed seriously in Jiaxing City from year 2000to 2020,the farm land decreased greatly,the construction land increased greatly.The ecological sensitivity increased dramatically from year 2000to 2010,and the ecological environment was threatened more and more seriously.In the situation of the forest,grass and wetlands could not be transformed into construction land,farm land and uncultivated land could be transformed into construction land from year 2010to 2020,the ecological sensitivity decreased,e -cological environment would be improved.Above all,the land use and ecological sensitivity prediction results is propitious to sustainable de -velopment planning in Jiaxing City.

Keywords:land use dynamic simulation;MCE-CA model;ecological sensitivity

农业资源与环境学报·第32卷·第4期

应用[4-6],国内黎夏等[7-10]结合CA与神经网络、CA与

面向对象、CA与多准则来分析城市用地变化,均能很准确地得到预测结果,另外罗平[11]、徐昔保[12]利用元胞

自动机分别在深圳、兰州等地区对土地利用动态演化进行研究,取得很好的结果。

生态敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度,说明发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小[13]。生态敏感性代表了区域

的生态脆弱性,是区域环境评价的重要内容之一。城市生态敏感性预测评价可针对城市潜在生态环境问题进行具体落实,了解空间分布特征,为制定环境政策、预防和治理生态环境问题提供科学依据[14]。吴金

华等[15]运用ArcGIS空间叠加统计方法进行延安市土

地生态敏感性评价,并对生态敏感性分等级,评价结果准确、客观。罗鹏等[16]以龙滩库区为研究区,基于ArcGIS地理处理框(Geoprocessing framework),对库区生态敏感性和生态区划进行研究。宋晓龙等[17]基于

格网对黄河三角洲结合生境适宜性和人为干扰建立生态敏感性模型,黄静等[18]基于土地利用强度和生态服务价值分析厦门市生态敏感性等,评价结果为今后环境问题预防和保护提供有效的科学依据。

本文借鉴前人研究方法,以嘉兴市为研究对象,在利用TM遥感影像数据进行景观生态分类的基础上,采用MCE-CA模型,对研究区2015年、2020年景观格局进行模拟预测并依据预测结果对嘉兴市未来10年的生态敏感性进行深入分析,为嘉兴市的土地利用、城市建设和区域可持续发展提供有效决策支持。

1研究区概况

嘉兴市位于浙江省东北部、长江三角洲杭嘉湖平原腹心地带,地处北纬30°15′~31°02′,东经120°20′~ 121°32′之间,是长江三角洲重要城市之一。嘉兴市属亚热带季风气候,具有春湿、夏热、秋燥、冬冷的特点,因地处中纬度,夏令湿热多雨的天气比冬季干冷的天气短得多。年平均气温在15.4~16.4℃。多年平均年降水量大部分集中在3—9月,5—6月份梅雨集中,常常发生洪涝;8—9月份常有台风和极峰大雨。嘉兴市域面积3915km2,主要土地利用类型有旱地、水田、林地、草地、湿地、水库、运河、人工用地等。2010年,嘉兴市总人口达到341.6万人,非农业人口146.87万人,城市化率由2000年的23.7%快速提升到2010年的43%。2010年实现地区生产总值2300亿元,人均生产总值5.2万元,在全国排名第47位。近年来平均GDP增速维持在13%左右,比全国平均GDP增速高

出4%,嘉兴市进入经济高速增长时代。

2材料与方法

2.1数据来源与处理

本文采用全国生态环境10年变化(2000—2010年)遥感调查与评估项目中3个时相的遥感数据为主要数据源,分别为2000年、2005年和2010年3个时期的Landsat TM/ETM数据影像,分辨率为30m,遥感数据整体质量较好,没有大范围云系覆盖,地物信息丰富,为区域的景观格局研究提供了充足的信息来源。数据处理平台包括Erdas9.2、Arcgis10.0、Geo-SOS 软件。以《土地利用现状分类》标准为基础,结合研究区土地利用覆盖类型与研究内容,解译遥感影像时将嘉兴市土地利用类型分为6大类,即森林、草地、湿地、耕地、建设用地和未利用地。最后,在Geo-SOS软件中,在此数据基础上运用MCE-CA模型对嘉兴市2015年、2020年土地利用变化进行预测。

2.2MCE-CA模型

元胞自动机(Cellular automaton,CA)是一种时间、空间和状态都离散的网格动力学模型,具有很强的运算能力、空间建模能力,能有效模拟具有时空特征的复杂动态系统[14]。

多准则判断模型(Multi-criteria evaluation,MCE)是在一些不相关、不一致的规则基础上评估一系列可供选择的方案和决策中找出最优决策的分析方法,它是分析决策理论的重要内容之一[19-21]。

MCE模型对土地利用变化的预测着重于数量,而空间参数较弱,无法得知各土地利用类型在空间上的变化程度;CA模型具有了较强的空间概念,有较强的模拟复杂空间系统的时空动态演变能力。吸收了MCE和元胞自动机等理论对有关时间序列和空间预测二者优点的MCE-CA模型,可在数量和空间两方面较好地进行土地利用变化时空格局模拟。MCE-CA模型需要加载土地利用与驱动因子数据,使用AHP方法获取各变量权重,并设定参数,然后进行模拟。

2.3生态敏感性评价

本文建立土地利用变化下的生态敏感性指数,利用生态系统服务价值变化率与土地利用强度变化率的比值对生态系统在土地利用变化驱动下的敏感性响应灵敏程度进行表征:

2015年8月

图1嘉兴市2000—2010年土地利用现状图

Figure 1The current land use from year 2000to 2010in Jiaxing City

2000年

2005年

2010年

N

图例

森林草地湿地耕地

建设用地未利用地

10

20

40km

I (j )

=ΔES (j -1,

j )ΔLU (j -1,

j )=(ES j -ES j -1)/ES j -1(LU j -LU j -1)/LU j -1[]

(1)

式中,I (j )代表第j 年土地利用变化的生态敏感性指数;ES (j -1,

j )代表第j -1年至第j 年生态系统服务价值变化率;LU (j -1,

j )代表第j -1年至第j 年土地利用变化率;

ES j 代表第j 年生态系统服务价值;ES j 原1代表第j -1年生态系统服务价值;

LU j 代表第j 年土地利用强度;LU j -1代表第j -1年土地利用强度以j -1年作为研究基准年。

以上公式中,土地利用强度指数与生态服务价值计算公式如下:(1)土地利用强度指数:

L =n

i =1∑(G i ×C i )

×100%(2)

式中,

L 代表土地利用强度指数;G i 代表第i 种土地利用类型的强度等级值;

C i 代表第i 种土地利用类型面积占研究区总面积的比例;

n 代表研究区土地利用的数量。土地利用类型根据其自然状态被人为干扰的程度进行分级,等级越高代表受到人为干扰的程度越

高,未利用地为1级,林地、草地、湿地为2级,耕地为3级,建设用地为4级。

(2)生态服务价值用参照文献[22]公式来估算,

其中:研究区内某种土地利用类型的生态服务价值计

算公式:

TV k =A k ×V C k 研究区内生态系统服务总价值计算公式为:ESV =∑A k ×VC k

(3)

式中,

ESV 为研究区生态系统服务总价值;A k 为第k 类土地利用类型的面积;

VC k 为生态价值系数,即单位面积的生态系统服务价值。

3

结果与分析

3.1基于MCE-CA 模型的土地利用预测分析3.1.1生成ASCII 软件识别的栅格数据

本文土地利用变化的预测是运用地理模系统软件Geo-SOS 的多准则判断与元胞自动机耦合模型进行的,要求的数据类型是ASCII 栅格数据,

因此要将现有的ArcGIS 支持下的shapefile 文件进行数据转换。栅格大小的设置根据研究区的面积和MCE-CA 模型运行的速度设置为100m ×100m 。利用转换后的

栅格文件统计栅格即元胞的个数。然后将raster 文件在ArcGIS 中转为ASCII 文件,图1为嘉兴市2000年、

2005年、2010年土地利用现状图。3.1.2使用AHP 方法获取各变量权重

影响土地利用变化的驱动因素包括自然因素和

人文因素两类。自然因素包括高程DEM 、坡度SLOPE 、坡向ASPECT 、到湖泊的距离、到主要河流的距离;人文因素包括到主要城镇的距离、到主要铁路的距离、到主要公路的距离。其中距离因素采用缓冲区分析或

欧式距离,本研究采用缓冲区分析所得(图2)。

AHP 使用两两比较的方法来决策多个因素的权

重问题,针对因素A 与因素B 的重要程度,

使用1~9的标度赋予一定的数值,

若因素i 与因素j 比较的a ij ,则因素j 与因素i 比较的判断的1/a ij ,依据专家意见,本研究影响土地利用变化的驱动因素中到重点镇的

距离重要性大于到主要公路的距离、

到主要铁路的距荣月静,等:基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

农业资源与环境学报·第32卷·第4期

表1影响土地利用变化的驱动因素的两两比较值与权重值

Table 1The comparison and weight value of the driving factors effecting on land use change

驱动因子高程DEM

坡度SLOPE

坡向ASPECT

到重点镇的距离到主要公路的距离到主要铁路的距离

到主要河流

的距离

到主要湖泊的距离

权重值高程DEM 1111/81/41/41/21/20.026坡度1111/81/41/41/21/20.026坡向1111/81/41/41/21/20.026到重点镇的距离88811/41/41/21/20.209到主要公路的距离4441/211220.104到主要铁路的距离4441/211220.104到主要河流的距离2221/41/21/2110.052到主要湖泊的距离

2

2

2

1/4

1/2

1/2

1

1

0.052

图2嘉兴市影响土地利用变化的驱动因素

Figure 2The driving factors effecting on land use change in Jiaxing City

N

45

90km

High:235Low:-15

嘉兴边界

高程DEM

嘉兴边界嘉兴边界High:32Low:0

坡度SLOPE

High:360

Low:-1坡向ASPECT

High:17Low:0

High:1Low:0

High:6

Low:0

嘉兴边界

嘉兴边界

嘉兴边界

到重点镇的距离

到主要铁路的距离

到主要湖泊的距离

嘉兴边界

嘉兴边界

High:25Low:0

到主要河流的距离

High:30Low:0

到主要公路的距离

离;到主要公路、主要铁路的距离重要性大于到主要

河流、主要湖泊的距离;到主要河流、

主要湖泊的距离重要性大于高程、坡度、坡向因子(表1)。模型中要设置模拟所需要的各类参数,

其中全局因素影响比例设为0.6,领域因素影响比例设为0.4,因此驱动因素权重总值为0.6。

模型精度检验

MCE-CA 模型模拟未来土地利用,3.1.2章节中

各系数可以作为模型的有效输入,

在充分考虑经济发展、生态环境和粮食安全的前提下设置以下情景,即耕地、未利用地可向建设用地转换,森林、草地、湿地不可向建设用地转换,然后设定驱动因子的两两比较

2015年8月

值(表1),扩散参数α值设为1,模拟转换总量设为1000,元胞滤波器为5×5,以2000年土地利用为基准,

取5次循环次数建立2005年的土地利用预测图;以2005年土地利用为基准,取5次循环次数,建立2010

年的土地利用预测图(图3)。将2005年、2010年土地利用预测图与实际情况作比较,模型模拟土地利用空间变化的精度进行检验通常采用Kappa指数方法:Kappa=(P0-P c)/(P P-P c)

式中,P0为模拟正确的比例;P c为模型随机情况下模拟正确的比例;P p为理想分类情况下正确模拟的比例。

运用ArcGIS的空间分析功能Spatial Analysis Tools|Math|Minus工具,把2005年、2010年模拟图

和2005年、2010年实际土地类型图做相减运算,提取0值栅格个数,即正确栅格数分别为383553、372693,

总栅格数为402159,得到2005年、2010年P0分别为0.95和0.93;土地类型一共有6个,所以模型随机情

况下模拟正确的比例为1/6,即P c=0.167,理想分类情况下模拟比例,P p=1,计算得到2005年、2010年的Kappa指数分别为0.94、0.92,模拟精度非常好。3.1.4土地利用预测结果

按照以上方法,以2010年土地利用图为基准,取5次循环次数建立2015年的土地利用,取10次循环

次数,建立2020年的土地利用图。图4为嘉兴市2015年、2020年的土地利用变化模拟图。

3.2嘉兴土地利用变化下的生态敏感性评价过程3.2.1土地利用强度指数计算

由表2可知,2000—2020年,研究区土地利用变化趋势为草地、湿地、耕地、未利用地面积减少,林地和建设用地的面积都有所增加,耕地减少面积最多为313.63km2,建设用地增加面积最多为376.53km2。耕地占总面积的比例由2000年的68.39%下降到2020年的60.60%,而建设用地则由15.21%上升到24.57%。

按照公式2,依据表2中各土地利用类型所占比例与土地利用程度的分级,计算出2000年、2005年、

2010年、2015年、2020年嘉兴市土地利用强度指数

分别为2.99、3.02、3.10、3.03、3.10。

3.2.2生态系统服务价值研究方法Costanza等[22]使生态系统服务价值估算的原理及方法从科学意义上得以明确。但在该项研究某些数据存在较大偏差,谢高地等[23-24]在对我国200位生态学者进行问卷调查的基础上,制定出我国生态系统生态服务价值当量因子表。嘉兴市的土地利用情况有以下特点:嘉兴市垦殖指数高,粮食产量高,粮食单位面积产量是全国粮食产量2倍左右;嘉兴市农业开发历史悠久,广大平原地区以栽培植物为主,丘陵山地现存自然植被以次生为主;嘉兴市草地面积非常少,大多为森林严重破坏后出现的初期次生类型或堰湖泊河流分布的芦苇群落;嘉兴市水质污染较严重,五类和劣五类水约占了嘉兴水量的80%[25]。基于上述认识,在谢高地等[23-24]研究我国生态服务价值量的基础上,结合嘉兴市实际情况,笔者重新调整了嘉兴市不同类型的生态服务价值指数,见表3。

嘉兴市地处太湖流域,是全国著名的水稻高产区,每667m2产量可达800kg左右,是全国平均粮食的2倍左右。根据胡瑞法等[26]研究,中国2005年全国平均粮食生产的单位面积总收益为36.29元·km-2,单位面积总投入(包括劳动、化肥、机械和其他4项)为9.30元·km-2,估计获得土地用于粮食生产的影子地租约为22.50元·km-2,依此计算中国1个生态服务价值当量因子的经济价值量为4.49元·km-2。因此太湖流域的1个生态服务价值当量因子的经济价值量为9元·km-2·a-1,即为此次研究所采用的基准数值,再与生态系统单位面积服务价值当量值相乘,获得一个嘉

表22000—2020年各种生态系统类型面积和比例变化

Table2The area and proportion changes of different land use types from2000to2020

土地类型

森林174.12 4.33209.45 5.21200.22 4.98193.43 4.81199.24 4.95草地94.80 2.3650.28 1.2543.35 1.0843.84 1.0942.77 1.06湿地390.489.71375.209.33355.198.83353.548.79354.718.82耕地2751.3668.392661.8866.172435.1060.532726.7967.782437.7360.60建设用地611.8115.21725.7818.04988.9124.58705.1917.53988.3424.57未利用地0.250.010.240.010.0500.0300.030合计4022.82100.004022.82100.004022.82100.004022.82100.004022.82100.00荣月静,等:基于MCE-CA耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

农业资源与环境学报·第32卷·第4期

图4基于MCE-CA 模型预测2015年、

2020年土地利用分布图Figure 4Simulation map of year 2015and 2020based on MCE-CA model

森林

草地湿地耕地

建设用地未利用地

图例

2015年预测

0102040km

N

2020年预测

图3基于MCE-CA 模型2005年、

2010年土地利用分布预测图与真实图比较Figure 3Comparison between simulation map based on MCE-CA model and reality map of year 2005and 2010

N

2005年真实2005年预测

2010年真实

2010年预测

图例

森林

草地湿地耕地

建设用地未利用地

010

20

40km

2015年8月

表5嘉兴市2000—2020年各生态系统服务价值量

Table 5The ecosystem service value from year

2000to 2020in Jiaxing City

年份Year 生态系统服务价值(×109元)

森林草地湿地耕地建设用地未利用地合计2000年0.370.100.68 2.090.070 3.312005年0.440.050.65 2.020.090 3.252010年0.420.050.62 1.850.120 3.052015年0.410.050.62 2.070.080 3.222020年

0.42

0.04

0.62

1.85

0.12

3.05

表4嘉兴市单位面积生态服务价值(万元

·km -2·a -1)Table 4Ecosystem service value per unit area of Jiaxing City (10000yuan ·km -2·

a -1)一级类型Primary

二级类型Second

林地Woodland

草地Grassland

湿地Water 农田Farmland

建设用地Construction 未利用地Unused

供给服务食品生产 3.87 3.87 4.77900.18原材料生产26.828.37 3.15 3.5100.36调节服务

气体调节38.8813.5 4.59 6.4800.54气候调节36.6314.0418.548.730 1.17水文调节13.958.2858.958.100.63废物处理

15.4811.8843.8312.510 2.34支持服务保持土壤23.8520.16013.23 1.98 1.53维持生物多样性32.5816.8325.479.18 3.87 3.6文化服务

提供美学景观

18.727.8314.76 5.13 6.12 2.16合计

210.78

104.76

174.06

75.87

11.97

12.51

表3嘉兴市单位面积生态系统服务价值量

Table 3Ecosystem service value per unit area equivalent of Jiaxing City

一级类型Primary 二级类型Second 林地Woodland

草地Grassland

耕地Farmland

建设用地Construction

水域Water 未利用地Unused

供给服务食品生产0.430.43100.530.02原材料生产 2.980.930.3900.350.04调节服务

气体调节 4.32 1.50.7200.510.06气候调节 4.07 1.560.970 2.060.13水文调节 1.550.920.900 6.550.07废物处理

1.72 1.32 1.390 4.870.26支持服务保持土壤

2.65 2.24 1.470.2200.17维持生物多样性

3.62 1.87 1.020.43 2.830.4文化服务

提供美学景观

2.080.870.570.68 1.640.24合计

23.42

11.64

8.43

1.33

19.34

1.39

兴市生态系统服务单价表,见表4。按照公式3,依据表2中的各土地利用类型面积与表4中单位面积生态服务价值,计算出嘉兴市2000—2020年的生态服务价值分别为33.07亿、

32.54亿、30.52亿、32.22亿元和30.50亿元(表5)。

3.2.3土地利用变化与生态系统服务价值的相关性研究

利用SPSS 软件对嘉兴市土地利用强度与生态系统服务价值进行相关性分析,计算Pearson 相关系数,得出嘉兴市土地利用强度指数与生态系统服务价

值总量呈负相关,相关系数为-0.995,结果通过0.01水平双边显著性灵敏性检验;并且土地利用强度指

数与耕地生态系统价值量呈显著性负相关,

相关系数为-0.968;与建设用地生态系统价值量显著性呈正相关,相关性系数为0.994。土地利用强度指数与森林、草地、湿地和未利用地生态系统价值量无显著性相

关,具体情况见表6、

图5。3.3土地利用变化的生态敏感性评价结果

根据预测,

以嘉兴市2000年土地利用为基准,计算嘉兴市2005年、

2010年、2015年、2020年土地利用变化下的生态系统敏感性指数分别为1.39、2.53、2.52、2.35。

采用ArcGIS 的空间处理功能,

对2000—2020年不同时段的土地利用图叠加相交,

利用生态敏感性的公式1,即土地利用强度变化率与生态服务价值变化率的比值,

可以在ArcGIS 中进行属性字段的计算,或者计算出土地利用强度变化率与生态服务价值变化

荣月静,等:基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

农业资源与环境学报·第32卷·第4期

表72005—2020年嘉兴市土地利用变化的生态敏感性面积

Table 7Ecological sensitivity area of land use changes of Jiaxing City from 2005to 2020

区域

生态敏感性高0.010 2.810.0714.820.37 5.180.13生态敏感性中等 4.940.120.530.01252.09 6.2711.750.29生态敏感性低107.40 2.67226.87 5.6428.570.7131.650.79生态不敏感3910.4797.213792.6194.283727.3492.653974.2498.79合计

4022.82

100.00

4022.82

100.00

4022.82

100.00

4022.82

100.00

表62000—2020年土地利用强度系数与各生态系统

生态服务价值及总量Pearson 相关系数

Table 6The Pearson correlation coefficient of land use intensity index and ecological service value of the ecological system

生态系统服务价值

与土地利用强度指数相关系数

森林0.54草地-0.738湿地-0.795耕地-0.968**建设用地0.994**未利用地-0.762生态服务价值总量

-0.995**

图52005—2020年嘉兴市生态系统服务价值及土地利用强度变化

Figure 5The changes of ecosystem services value and land use intensity of Jiaxing City from Year 2000to 2020

7.006.005.004.003.002.001.000

2000年

2005年

2010年

2015年

2020年

年份Year 3.12

3.103.083.063.043.023.002.982.962.942.92

合计

未利用地生态系统建设用地生态系统耕地生态系统湿地生态系统草地生态系统森林生态系统土地利用强度指数

率栅格图,用栅格计算器Raster caculator 计算出2005年、2010年、2015年、2020年嘉兴市土地利用下

的生态敏感性分布图(图6)。结合相关文献,

将嘉兴市生态敏感性程度重新分级,

生态敏感性低区域(I 值为1~11),生态敏感性中区域(I 值为11~22),生态敏

感性高区域(I 值为22~33),生态敏感性区域之外的面积为生态不敏感区域,

具体情况见表7。表7中,从土地利用下的生态敏感性程度来看,不同时期生态敏感型不同,

但生态敏感性高区域所占比例最小,生态敏感性中等区域次之,生态敏感性低区域比例较大,任何时期生态不敏感区域面积都最

大。从2005年到2010年,嘉兴市生态敏感性高区域

面积有所增加,增加比例为0.07%,生态敏感性中等区域面积有所下降,下降比例为0.11%,生态敏感性

低区域面积有所增加,增加比例为2.97%,总体从2005年到2010年嘉兴市生态敏感性增加,说明嘉兴

市生态环境遭到破坏,生态脆弱性增强,恢复力减弱;从2010年到2015年,嘉兴市生态敏感性高区域面积有所增加,增加比例为0.30%,生态敏感性中等区域

面积增加较多,增加比例为6.26%,生态敏感性低区域面积有所下降,下降比例为4.93%,总体2010年

到2015年生态敏感性有轻微下降,说明嘉兴市2015年在2010年的基础上,生态环境变化不大,

但有好转趋势;从2015年到2020年,嘉兴市生态敏感性高区

域面积有所下降,下降比例为0.24%,生态敏感性中等区域面积下降较多,下降比例为5.98%,生态敏感

性低区域面积有所增加,增加比例为0.08%,总体生态敏感性指数从2.52下降到2.35,说明2015年到

2020年,嘉兴市生态敏感性逐步降低,生态环境逐步好转。

图6中,从时间和空间来看,

2005年到2015年,生态敏感性高和中等区域逐渐增多,

结合嘉兴市高程和河流数据,主要出现在山区丘陵地带、河流附近,生态敏感性高区域说明生态环境受到土地利用变化的

2015年8月

图62005—2020年嘉兴市土地利用的生态敏感性分布图

Figure 6Distribution of ecological sensitivity area of land use changes of Jiaxing City from Year 2005to 2020

01020

40km

2005年

2010年

2015年

2020年

生态不敏感区域

生态敏感性低区域

生态敏感性中等区域生态敏感性高区域

N

影响程度高,这是由于城市化进程,

建设用地不断扩张,山区丘陵地区受到较多人为干扰所致;生态敏感性低的区域主要出现在城区附近,

这是由于这些地方已经成为高楼林立、人口密度集中的城市生态系统,用地类型基本不会再发生改变,成为了生态不敏感区

域;从2015年到2020年由于土地利用预测中森林、草地、湿地不可转化为建设用地,未利用地和耕地可转化为建设用地的决策,生态高敏感性和中等敏感性

区域面积减少,生态环境得到改善。

4结论

(1)合理的土地利用预测对城市未来土地的开发

与利用、城市建设规划起至关重要的作用。本研究基

于MCE-CA 模型,结合土地利用现状和地形、道路、河流湖泊与城镇等驱动因素,

通过主观打分求得各变量对城市发展变化影响的权重,得到2005年、

2010年嘉兴市土地利用预测图,与实际土地利用通过Kappa 系数验证精度分别为0.94、0.92,证明MCE-CA 这种方法适合城市扩展模拟。

(2)基于MCE-CA 模型,以2010年土地利用为基准,

建立2015年、2020年土地利用情景,结果表明嘉兴市土地利用面积趋势主要为建设用地面积增加,

耕地面积逐渐减少,

模型结果输出2015年与2020年的土地利用分布图,从而为该区生态建设和可持续发

展提供决策依据。

(3)嘉兴市土地利用强度指数与生态系统服务价值总量呈显著性负相关,相关系数为-0.995,并且土地利用强度指数与耕地、建设用地生态系统价值量呈

显著性相关,相关系数为-0.968和0.994,土地利用强度指数与森林、草地、湿地和未利用地生态系统价值

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农业资源与环境学报·第32卷·第4期

量无显著性相关。说明土地利用强度随耕地减少而增加,随建设用地的增加而增加,受森林、草地、湿地和未利用地变化影响不大。

(4)生态敏感性分析和评价结合土地利用强度变化和生态服务价值变化,运用地理信息和遥感技术,将嘉兴市生态敏感区分为4个等级,生态敏感性高区域、生态敏感性中等区域、生态敏感性低区域、生态不敏感区域。研究表明,嘉兴市从2000年到2010年10年生态敏感性愈来愈高,从2010年到2020年在林草湿地不可转化为建设用地、耕地和未利用地可转化为建设用地的预测情境下,生态敏感性逐步下降,生态不敏感区域面积比例增加,生态高敏感区域有下降趋势。

综上,嘉兴市为保持生态敏感性维持稳定,生态环境逐步改善,则需要对生态敏感性高的地区进行实地考察,即针对山区丘陵地带要进行植被恢复,针对沿水系分布的高敏感性地带,要进行水源地保护,在河流两带划出保护绿带,恢复和提高水源涵养、水土保持等生态服务功能。城市生态敏感性评价有助于制定城市环境政策、有效环境规划与管理。

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荣月静,等:基于MCE-CA 耦合模型的嘉兴市土地利用预测情景下生态敏感性评价

土地生态安全评价

三峡库区土地生态安全监测与评价 1、三峡库区土地生态安全评价的意义及内容 1. 1三峡库区土地生态安全评价的目的与意义 土地是人类生存和发展的重要的物质基础和宝贵的自然资源之一。健康的土地生态功能是维系寂静安全和社会稳定的决定性因素,同时也关系到国家的政治安全、经济安全、国防安全和人民的生存安全。现如今,土地资源,人地矛盾日益突出,我国的土地利用强度不断增加,对土地的利用程度已经达到甚至超过区域土地的生态承载能力,导致区域内的生态环境逐渐恶化,生态安全成为一大严峻的挑战。 三峡水利工程作为我国重要的水利工程项目,对我国的生态环境、社会经济乃至政治的影响都极为重要,其建设在防洪、发电、航运等诸多方面都发挥了极大的作用,在世界上也引起了极大的关注。库区蓄水对三峡库区的生态环境发生了巨大的改变,使其现今的生态系统变得脆弱敏感,并且重庆三峡库区广泛分布的侏罗系砂泥岩互层中的泥岩层、二叠系炭质页岩夹煤层、志留系页岩等,抗腐强度低,易风化,雨水易软化、泥化,不仅水力侵蚀活跃,水土流失严重,而且易引发滑坡、崩塌和泥石流,产生了一系列重大的生态问题。同时加之人类不合理的生产、生活、土地利用方式将直接威胁水库安全运营的生态脆弱带,所以对三峡库区土地生态安全进行系统详细的评价并提出各生态问题的对策是十分必要的。 1.2.三峡库区土地生态安全评价的主要内容

所谓土地生态安全,其确切的含义还没有科学的界定。一般认为,是指一个国家或地区的生态环境资源状况不受或少受来自于资源和生态环境的制约于威胁的状态。生态安全包括两个方面:首先是生态系统自身的安全,即生态系统的自身结构没有遭到破坏:其次是生态系统对人类的安全,即生态系统能够满足人类生存和发展需要的功能不受损害。生态系统所能提供服务的质量和数量是生态安全的一个显性特征。当一个生态系统所提供服务的质量和数量出现异常时,表明该生态系统处于“不安全”状态。 对于土地资源生态安全而言,它研究区域乃至周边地区人们可持续发展促进经济、社会和自然生态的协调统一的目,是由土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三方面组成的安全复合体系。如果考虑到社会和经济对上述自然系统安全的影响,显然土地经济生态安全和社会生态安全构成了土地生态安全的动力和出发点,而土地自然生态安全构成了土地生态安全的基石和核心。因此对三峡库区土地生态安全评价,要分别从土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三个方面考虑,选取各自不同的评价影响因素,共同构成土地生态安全评价体系。在此基础上利用2009年和2010年三峡库区土地总面积、土地利用现状、人口、GDP等数据分别进行计算得出两个时期评价结果,分析结果为研究区的土地生态安全状况进行分等定级;对比三峡库区09年和10年的生态安全转变趋势,并对三峡库区土地的可持续利用提出意见及建议

我国土地资源生态环境状况

我国土地资源生态环境状况 摘要人类一旦破坏了土地生态系统的平衡,就会引起土地的退化,从而造成土地使用功能的降低,达到一定的程度后,就会对环境造成不可逆转的破坏。本文分析了当前土地资源生态环境的现状,同时提出保护土地资源生态环境迫在眉睫。 关键词土地资源;生态环境;土壤 土地是一个生态系统,土地资源具有可更新性。土地的生产力,在土地合理利用条件下,可以自我恢复,并不会因使用时间的延长而减少。但是土地的可再生性决不意味着人类可以对土地进行掠夺性开发。由于频繁的社会活动,经济迅猛发展、人口的增多,土地的利用强度持续增加,从而使得土地资源生态环境遭到破环,严重威胁到区域土地资源生态安全。尤其是在部分地区,土地生态平衡表现出很大的脆弱性。 1 土地资源利用与生态环境的关系 在开发和利用土地资源时,需遵循因势利导、因地制宜、科学合理,避免盲目开发造成土地资源的浪费,促进环境的协调发展,保护生态平衡。若缺乏宏观和长远思维引导,不仅会破坏土地资源,也将导致环境污染和整个生态系统的恶化。 人类的土地利用方式和行为深刻地影响和改变着自身的生存环境。我国的土地利用情况与当地经济发展有着密切的关系。在东部沿海以及环北京地区,经济比较发达,人口集中,土地利用程度相比全国其他地区要高,干扰程度也最大。环北京地区以及黄土高原部分地区,因为处于农牧交错区和沙漠边缘地带,受各种因素的影响,该地区的生态环境整体已经十分脆弱,这个区域也成为对土地扰动较强的区域。 导致我国湿地变化直接原因是挖塘养鱼进行农业结构调整,这种现象集中在珠江三角洲、长江中游等湖泊广布地区。我国沙地变化呈现南北两大区域分异特征。南方地区由于洪涝灾害的影响,在长江中下游耕地损毁、沙化与治理并存。而在北方地区变化最为剧烈的是陕西,其区域沙地治理效果比较显著。 2土地资源破坏现象 由于社会经济的快速发展,城市建设得到了大力发展,各个城市用地量的需求日益增加,不可避免的使得一部分耕地或者湿地遭受破坏,从目前的调查来看,各个城市土地生态环境都造成到了不同程度的破坏。 2.1耕地的水土流失现象普遍

生态安全评价指标

生态安全的系统分析 论文 题目对生态安全及其评价指标体系的讨论 姓名吴昭 学号3140105351 教师杨京平 专业工科试验班(材料与化工) 学院求是学院

对生态安全及其评价指标体系的讨论 摘要:自20世纪40年代以来,保护人类生存环境、管理自然资源的合理利用和维护生态系统服务功能的可持续性等日益受到国际社会的广泛关注。而对生态安全的关注则反映了人类社会把自然界当成为人类无偿和无限提供资源及服务的传统观念的转变,是一种新型的人与自然的共生共荣关系。那么怎样才算是健康安全的生态环境?要回答这个问题,必然有赖于建立和完善客观合理的生态安全指标体系,从而对生态安全状况进行客观准确的评价,进而制定有针对性的方案,高效地改善生态环境。 关键词:生态安全;生态安全评价方法;评价指标体系;P-S-R概念框架模型。 一、生态安全的概念 生态安全与生态风险成负相关关系,与生态健康成正相关关系。且安全的生态系统是健康的并具有对各种风险维持其健康的可持续能力。因此,生态安全概念可以用生态风险和生态健康两方面来定义。(具体见下图) 1、生态风险方面 一般认为,风险是指评价对象偏离期望值的受威胁程度,或某种突发事件的概率。生态风险是指生态系统及其组分所承受的风险、干扰或灾害对生态系统结构和功能造成损害的可能性。生态风险的识别包含风险因素的确定和生态系统(或环境)脆弱性的认识。 导致环境或生态系统剧变的风险因素有暴雨、台风以及沙尘暴等。而特定风险的存在对生态系统或环境可能造成的损害程度则取决于生态系统或环境自身的脆弱性。脆弱性作为一种状态,包含3个方面的内容:1)作用于某一环境状态或生态系统的风险(压力)水平(REI),主要指生态系统或某一环境状态所承受的风险或压力事件发生的频率、强度以及发生的空间位置及其对系统的影响程度;2)生态系统对于某一水平风险(压力)的内部恢复力(IRI),一般指自然生态系统受到干扰时维持自身完整性的内在能力,体现了自然系统对损害的自然免疫能力;3)生态系统或环境对外部压力的外在恢复力(EDI),强调自然系统在已经遭受损害时,可持续维持其结构与功能完整的能力。

生态城市评价指标体系

生态城市评价指标体系 1、生态城市的内涵生态城市是城市生态化发展的结果,是社会和谐、经济高效、生态良性循环的人类居住形式,是自然、城市与人融合为一个有机整体所形成的互惠共生结构。 生态城市是中国城镇化进程中的必然选择,在城镇化进程中注重城市生态系统的构建,以资源节约、环境友好、经济持续、社会和谐、创新引领为目标来建设生态城市,实现经济、社会、环境的可持续化发展,实现美丽中国的目标和中国生态文明的崛起、 2、生态城市资源节约生态城市主要从水资源、能源和土地资源三个方面实现资源的节约。水资源方面要求做到超过30%的再生水利用率和超过90%的工业用水重复利用率;能源方面要求可再生能源使用比例超过15%,国家机关办公建筑、大型公共建筑单位建筑面积能耗要低于85度/年/平方米;土地资源方面要求在保证人均建设用地面积在80-120平方米的基础上尽量集约用地,使城镇建设用地占市域面积的比例大于50%。 3、生态城市环境友好环境友好的生态城市,对空气质量、水环境质量、垃圾、噪声和公园绿地都有特别要求。要求全年中可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮的日平均浓度达二级标准的天数均要大于310天;集中式饮用水水源地和城市水环境功能区的水质达标率均为100%;生活垃圾资源化利用率和工业固体废物

综合利用率均达到90%以上;环境噪声达标区覆盖率超过95%;城市建成区绿化覆盖率大于40%,公园绿地500米服务半径覆盖率达80%以上。 4、生态城市经济持续生态城市要兼顾经济、社会、自然地可持续发展,要实现经济的可持续,要求经济发展过程中,每万元GDP的化学需氧量小于4、0、每万元GDP的二氧化硫排放量小于 5、0、每万元GDP消耗标准煤在0、83吨以内、每万元GDP的取水量在70立方米以内;产业结构以第三产业为主,其增加值占GDP比重的55%以上;代表收入水平的恩格尔系数要小于30%;用城镇登记失业率代表就业水平,要求该项指数小于3、2%。 5、生态城市社会和谐生态城市的社会和谐,要做到住房保障、医疗水平、文体设施、科技教育、收入分配、交通便捷、城市安全面面俱到,住房保障率要达到90%以上,住房价格收入比保持在3-6之间;每千人拥有执业医师2、8人以上,没千名老人拥有养老床位数大于30张;人均公共图书馆藏书量2、3册以上,人均公共体育设施用地面积1、5平方米以上;财政性教育经费支出占GDP的4%以上,R&D经费支出占GDP的2%以上;城乡居民收入比小于2、2,基尼系数0、38;公共交通分担率大于50%,平均通勤时间小于30分钟;每万人口刑事案件立案数小于10件,人均固定避难场所面积大于3平方米。 6、生态城市创新引领生态城市的建设需要引进开发大量的新技术新材料,在保持自然特色风貌和生物多样性的基础上,通

土地生态评价方法

土地生态安全评价 1概述 1.1生态安全的概念 1)生态安全的背景 “生态安全”这一概念是在生态环境日益遭受破坏的背景下提出的。 20世纪50—60年代,随着人口规模的急剧膨胀和工业化的快速发展,全球资源环境状况发生了重大变化,迅速增长的消费需求及结构变化对有限的资源环境基础及其安全保障形成了越来越大的压力。如世界八大公害事件、自然资源的过渡消耗、生物物种的加速灭绝、温室效应加剧、臭氧层耗损、水土六十、土地沙化、环境污染、酸雨加剧等,这些生态环境问题直接威胁到整个人类自身的生存、安全和发展,成为全球性的问题。 20世纪70年代,在瑞典的斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议,会议通过了《人类环境宣言》,向全球胡宇:在我们人类决定师姐各地德行动时,必须更加审慎地考虑环境后果。 20世纪80年代,联合国世界环境与发展委员会提交的《我们共同的未来》报告中指出:在过去的经济发展模式中,人们关心的是经济发展对生态环境带来的影响,而现在,人类还迫切感受到生态压力对经济发展所带来的重大影星与存在的安全性问题。 20世纪90年代后,在巴西的里约热内卢召开的联合国人类环境会议是生态环境安全问题的一个里程碑,以这次大会标志,生态安全、环境安全与可持续发展成为国际社会中国际政治的一部分。2002年9月,南非约翰内斯堡的环境与发展高峰会议,进一步商讨生态安全大计。当前,关注生态安全问题已成为国际社会的广泛共识。 2)生态安全的概念及特点 国际社会关于生态安全的概念至今未能达成共识,肖笃宁将生态安全分为广义和狭义两种 广义:生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态,包括自然生态安全,经济生态安全和社会生态安全,组成一个符合人工生态安全系统。 狭义:是指自然和半自然生态系统的安全,即生态系统完整性和健康整体水平的反映。生态系统健康是环境管理的一个新内容和新目标,通常认为,功能正常的生态系统可称为健康系统,它是稳定的和可持续的,在时间上能够维持它的组织结构和自治以及保持对胁迫的恢复力。反之功能不完全或不正常的生态系统为不健康的生态系统,其安全状况处于受威胁之中。 生态安全一般包含两层含义:一是生态系统自身的安全,即其自身结构是否受到破坏;二是生态系统对于人类的安全,即生态系统的功能是否受损害,其提供的服务是否能满足人类的生存和发展需要。 国内外学者对生态安全的定义有着许多不同的认识,这些生态安全的定义存在两方面的局限,一方面,仅考虑了生态风险,而忽略了脆弱性的一面;另一方面仅把生态安全看成一种状态,而没有考虑到生态安全的动态性。针对这一局限,人们认为, 生态安全的概念:生态安全应是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件,并使得系统的的脆弱性不断得到改善。一方面,生态安全是指在外界不利因素的作用下,人与自然不收损伤、侵害或威胁,人类社会的生存发展能够持续,自然生态系统能够保持健康和完整;另一方面,生态安全的实现是一个动态过程,需要通过脆弱性的不断改善,实现人与自然处于健康和有活力的客观保障条件。

生态足迹与区域可持续发展

Sustainable Development 可持续发展, 2019, 9(2), 161-164 Published Online April 2019 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,/journal/sd https://https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,/10.12677/sd.2019.92022 Ecological Footprint and Regional Sustainable Development Yan Chu, Qian Sun Institute of Architecture and Engineering, Dianchi College of Yunnan University, Kunming Yunnan Received: Mar. 20th, 2019; accepted: Apr. 9th, 2019; published: Apr. 16th, 2019 Abstract Ecological footprint is a quantitative research method to measure the degree of human utilization of nature. By analyzing the ecological footprint and ecological carrying capacity of a region, we can judge whether the development of a region is within the scope of ecological carrying capacity, that is, ecological deficit or ecological surplus. This paper introduces the concept and calculation me-thod of ecological footprint analysis, summarizes the research status in China and abroad, and analyses the characteristics of ecological footprint analysis. Keywords Ecological Footprint, Ecological Carrying Capacity, Sustainable Development 生态足迹与区域可持续发展 储雁,孙倩 云南大学滇池学院建筑工程学院,云南昆明 收稿日期:2019年3月20日;录用日期:2019年4月9日;发布日期:2019年4月16日 摘要 生态足迹是一种测量人类对自然利用程度的定量研究方法。通过分析区域的生态足迹与生态承载力,通过二者的比较可以判断出一个区域的发展是否处于生态承载力的范围内,即生态赤字或生态盈余。本文介绍了生态足迹分析的概念及计算方法,总结了国内外的研究现状,分析了生态足迹分析的特点。

中国土地生态安全研究进展_李智国

第17卷第12期2007年12月 中国安全科学学报 Ch i na Sa fety Sc i ence Journa l V o l.17N o.12 D ec.2007中国土地生态安全研究进展* 李智国1,2讲师杨子生2教授 (1云南大学亚洲国际河流中心,昆明650091 2云南财经大学国土资源与持续发展研究所,昆明650221) 学科分类与代码:620.1030中图分类号:X171;F301.24文献标识码:A =摘要> 剖析土地生态安全的概念内涵及其3大类别;从人地关系、可持续发展和相关学科基础3方面总结了土地生态安全研究的基础理论;从土地生态系统安全性和土地生态服务价值、评价、土地生态规划与设计和土地生态安全变化的驱动力4方面进行评述。从而指出,由于基础理论研究不足、缺乏动态评价和研究框架及其监测、预警和决策支撑体系以及研究区域和对象狭窄等原因限制中国土地生态安全广度和深度的研究;同时提出了今后应加强学科理论研究及其框架体系构建、建立区域土地生态安全评价、监测、预警和决策体系和加强土地生态管理等方面的措施,以期对未来发展趋势提出展望。 =关键词>土地生态安全;土地持续利用;人地关系;可持续发展;研究进展;中国R esearch Progress of Land Eco l og ical Security i n Ch i na LI Zh-i guo1,2,L ecturer YANG Z-i sheng2,Prof. (1A sian I nternationalR ivers C enter,Yunnan Un i v ersity,Kunm i n g650091,Ch i n a 2Institute of Land&Resources&Sustainable Deve l o p m en,t Yunnan Un i v ersity of Finance&Econo m i c s,Kunm ing650221,China) Abstract:This paper firstl y analyzes the connotati o n of land eco l o g ical secur ity and its three categories. Secondly,it su mm arizes the basic theory about i,t wh ich inc l u des m an-land relationsh i p t h eory,susta i n-ab le deve l o pm ent t h eo r y and basic theory o f re levant d isc i p li n e.Thirdly,it revie w s t h e research pr ogress on the four aspects o f land ecosyste m security and land eco log ica l serv ice value,l a nd ecology assess m en,t land eco l o g ical plann i n g and design and driv i n g forces of land eco l o g ical security change.It is po i n ted out that the study of land eco l o g ical security is greatly li m ited i n breadth and depth due to t h e deficient re-search on basic theor y,dyna m ic assess m en,t research fra m e w ork,the syste m ofm on ito ri n g,early-w ar n i n g and decisi o n-support and the narro w ness o f researching reg i o n and objec.t To solve the above proble m s, so m e m easures are proposed inc l u d i n g strengthening t h e study on land ecological disc i p line,bu ilding the fra m e w ork syste m for land eco l o g i c al security,estab lishing t h e syste m ofm on itoring,earl y-w arning and de-c ision-support for reg i o na l l a nd eco l o g ica l security and strengthen i n g t h e m anage m ent fo r land eco l o gy. F i n ally,the f u ture develop i n g trend about land eco log ical security is prospected. K ey words:land ecological secur ity;susta i n ab l e use of land;m an-land relationsh i p; susta i n able developm en;t research prog ress;China *文章编号:1003-3033(2007)12-0005-08;收稿日期:2007-07-11;修稿日期:2007-11-30

生态安全评价的方法论(一)

生态安全评价的方法论(一) 重视生态安全的评价和信息披露,并对决策者和生态系统的管理者具有切实的指导作用,对广大社会公众具有教育意义以及对公众的行为选择和行为调整具有指导意义,是生态安全管理的重要内容。本文从方法论的视角简要论述了生态安全评价的标准、评价方法和构建生态安全评价指标体系的思路。 一、关于评价标准问题 就生态安全的评价标准而言,虽然不同的评价对象有不同的评价标准,但如果抽象掉具体的评价对象的特定标准,我们总是可以为其找到一种称之为“理想状态”的评价标准。这种“理想状态”的评价标准必须满足几个条件: ①生态系统的自组织能力,即生态巨系统(各生态子系统的有机整合)和各生态子系统不受来自系统外胁迫力的影响; ②生态系统的自我修复能力,人类活动的规模和强度不可避免地会对生态系统造成不同程度的影响和破坏,但安全的生态系统应该能够消解这种影响并通过自组织能力修复其丧失的部分功能,恢复生态过程的完整性; ③生态系统的维持能力,即维持生态系统功能完整性的能力,安全的生态系统在外力胁迫下不仅不会降低其向人类提供产品和服务的能力(如森林生态系统提供木材产品等),也不会降低其特有的生态功能(如森林调节气候、保持水土、涵养水源、净化空气等功能),相反这些功

能还应该逐步得到提升,唯有如此,才能保证资源的可持续利用; ④生态系统的零风险,即系统间不能相互危害,由于人类的自私和对物欲的无限贪婪,人类活动充满了功利性,往往以牺牲一个系统的功能完整来维持或提高另一系统的生产和服务能力,例如,为了提高粮食产量,人们往往通过增加化学肥料的施用量,从而造成土壤系统的板结和污染,并进而污染水圈、生物圈,最终危害人类健康。 ⑤低成本提高人类福利水平和福利质量的保障力。一个安全的生态系统应该尽量减少额外的物质和能量投入以维持系统的生产功能、服务功能和环境功能。据专家测算,我国因生态环境破坏造成的损失约占GDP的2.3%,扣除这一因素,我国的实际经济增长率只有6%左右,这究竟是提高了人类福利还是降低了人类福利?这是值得认真思考的严肃的问题; ⑥生态系统的对人类生存安全的支持力。说到底,生态安全的本质是人类的生存安全,人类的生存总是依托于生态系统持续提供产品和服务的能力,整个世界的国民经济也是建立在由地球生命支持系统提供的产品和服务的基础上的,一切威胁生态安全的因素和破坏生态安全的行为都是在动摇人类生存的基础,所以安全的生态系统必须有能力支持人类自身的生存安全。必须把人、人类生存和人类活动纳入自然生物圈中进行综合考虑,人必须把自身视为自然系统中平等的伙伴,不是万物的尺度。在自然生物圈中,人类与生物之间、生物与生物之间的关系是一种互利共生的关系。

生态足迹计算

陕西省榆林市2006年生态足迹计算与分析 资源与环境系 08级资源环境与城乡规划管理 张笑然20080802004 田滢伟20080802016 胡庆贺20080802042 摘要:利用生态足迹计算模型和分析方法,对陕西省榆林市2006年的生态足迹和生态承载力进行了研究和分析。结果表明:榆林市人均生态足迹需求为 1.272hm2,人均生态承载力为 1.716hm2,人均生态盈余为0.444hm2,属于较小程度上可持续发展状态。 关键词:陕西省榆林市;生态足迹;生态承载力;生态赤字;可持续发展 1.引言 1.1研究方法 生态足迹分析法是近年来度量地区可持续发展程度的较为通行的方法。它是由加拿大生态经济学家William于20世纪90年代初提出的,通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响,通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距,在地区、国家和全球尺度上比较人类对自然的消费量与自然资源的承载量,判定地区、国家或全球的可持续发展状况。近几年,生态足迹方法由于具有较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系得到国内外学者的大量应用。 生态足迹分析法从需求方面计算生态足迹的大小,从供给方面计算生态承载力的大小,通过二者的比较,评价研究对象的可持续发展状况。即:计算区域的耕地、草地、林地、水域、建筑面积等对应的土地面积,通过对比分析该区域的生态足迹产出和承载来评价该区域发展的可持续性程度. 生态足迹是在一定的社会经济规模条件下,维持特定人口的资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产土地面积。一般计算公式为: EF = N ×ef = N ∑(αai) = N ∑(ci/pi) 其中,EF为区域总生态足迹;N为人口数;ef为人均生态足迹;α为均衡因子;ai为人均i种消费项目折算的生态生产性面积;i为消费项目类型;pi为i种消费品的平均生产能力;ci为i种消费品的人均年消费量。 附:生态足迹测度中的土地类型及均衡因子说明 生态足迹的有关概念: SEF:自然生态系统所提供的生态足迹

土地生态安全评价指标体系构建的几个误区

土地管理与制度改革? 国匕賓圾情报'---------------------------------------------------------? 土地生态安全评价指标体系构建的儿个误区 熊建华 (中国人民大学公共管理学院,北京100872) 摘要:构建科学合理的评价指标体系是开展土地生态安全评价的重要前提。本文通过对土地生态安全评价现有三大主流评价指标体系的概述和分析,指出了当前基于概念模型构建指标体系的误区,并对其发展进行了思考。研究表明,现有土地生态安全评价指标体系过于依赖概念模型,所构建的评价指标体系未能体现出与其他类型土地评价指标体系的差异性和自身的独特性;未来土地生态安全评价指标体系的构建应该以准确把握土地生态安全科学内涵为前提,以概念模型为参考依据,注重指标体系的时效性,强调土地生态安全评价的独特性、不可替代性。 关键词:土地生态安全评价指标体系误区思考 土地生态安全作为生态安全研究的重要组成部分,影响着区域生态文明建设的进程。土地生态安全的基础工作在于土地生态安全评价,通过评价形成对于区域土地生态安全状况、演变过程和危害程度的基本判断。随着城镇化和工业化带来的生态环境问题日渐凸显,土地生态安全问题愈发紧迫,开展土地生态安全相关评价正当其时。 现有土地生态安全相关评价主要包括两类:土地生态安全评价和土地生态安全预警。土地生态安全评价是土地生态安全预警的基础,土地生态安全预警是土地生态安全评价在未来时段的延续巴二者都需要构建土地生态安全评价指标体系来开展相关研究。能否构建科学合理的土地生态安全评价指标体系是土地生态安全评价结果科学与否的决定性因素,到底需要构建什么样的评价指标体系,是当前土地生态安全评价亟待解决的重要问题之一。已有指标体系多采用概念模型或框架模型,但对模型存在的问题欠缺考虑和论证,直接影响了土地生态安全评价结果的可靠性和公信力。本文尝试对当前土地生态安全评价所采用的主流指标体系进行剖析,试图构建更加科学合理的土地生态安全评价指标体系,为土地生态安全评价提供理论支撑。 1指标体系分类概述 现有研究成果主要指标体系以概念模型和框架模型为主,包括三大类:压力-状态-响应(PSR),经济-环境-社会(EES),混合类(PSR和EES等综合)。 1.1PSR模型,包括PSR、DPSR、DPSIR、IDRIS等模型 PSR模型即“压力-状态-响应”模型,最初应用于土地质量评价叫后演变为DPSIR模型,即“驱动力-压力-状态-影响-响应”模型,应用于环境质量和可持续评价⑴。2002年后,国内学者在开展土地生态安全研究时,对PSR模型进行了部分重构,形成了DPSR模型巴即“驱动力-压力-状态-响应” 基金项目:中国人民大学科学研究基金(中央高校基本科研业务费专项资金资助)项目成果(18XNHO17) 收稿日期:2018-09-08 作者简介:熊建华(1988—),男,博士研究生,主要研究方向为土地利用评价、生态环境效应。E-mail:jhxiong2014@https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html, 田《2019年第4期

土地生态安全概念

摘要:近年来,城市规模的不断扩张,耕地、林地面积的不断减小,使土地安全问题越来越受到人们的关注。土地生态安全问题和土地安全问题略有不同,土地生态安全是一个特定区域内的土地生态系统,是地球陆地表层岩土部分内的各种有机物和无机物的相互关系的总和,更强调土地质量方面。本文从剖析土地生态安全的的概念出发,介绍土地生态安全的研究内容、目的、意义,最后分析广州市土地生态安全的现状。 关键词:土地资源、生态安全、广州市 一,土地生态安全概念 土地生态安全是一个全新的概念,它来源于近年来兴起的“生态安全”的研究。从概念内涵看,土地生态安全(有的称区域土地生态安全或区域土地生态环境安全)和土地资源安全(有的称土地资源生态安全)的定义是有较大区别的,前者着重于土地生态系统自身安全性及其为人类所提供生态服务的可持续性。而土地资源安全的着眼点是保证土地利用结构合理、数量稳定、质量良好,能够满足经济持续发展的需要,更强调土地作为资源的本质属性。 土地生态安全作为国家、区域生态安全的一个重要的基础性组成部分,是指地球陆地表层岩土部分内由各种有机物和无机物构成的生态系统的结构不受破坏,同时该生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要的状态。这个概念有以下几点需要明晰: 首先,土地生态安全是强调土地生态系统自身的健康和可持续性。高桂芹、韩美,刘勇,郭凤芝等指出,土地生态安全是指特定研究区域内土地资源所处的生态环境,处于一种没有或少受污染威胁的健康、平衡可持续状态,包括土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全,且土地自然生态安全是土地生态安全的核心基础,即没有土地的自然生态安全,土地所处的整个系统环境就不可能达到可持续发展。 其次,是强调土地生态系统对人类提供稳定的生态服务或保障能力,即在确保土地生态系统健康的条件下强调土地生态系统对人类的服务功能。梁留科、毛良祥、王楠君等对土地生态安全的定义均阐释出了区域土地生态环境安全是一定时空范围内,在确保土地资源合理开发利用和生态环境良性循环的条件下,土地生态环境系统既能保障人类社会经济与农业可持续发展,又能保障其结构与功能的状态与变化态势不被损害的状态。 从生态系统结构和功能的稳定性看,生态安全是土地资源持续利用的核心和基础,保障区域生态环境安全是进行资源开发和利用时所必须遵循的准则,关注区域土地利用过程中出现的生态环境安全问题,研究扰动环境敏感地区土地利用变化的生态环境效应,加强脆弱类型土地生态环境系统的安全调控,是国内外关于土地利用研究的一个重要趋势。 二,土地生态安全研究的主要内容 近年来,从不同程度、从不同层面构建的土地生态安全研究内容和体系,对土地生态安全理论进行的初

试论土地生态学

收稿日期:2000201212 作者简介:杨子生(19642),男,云南大理人,云南大学地球科学系教授,理学博士,从事土地资源与土地利用规划,土壤侵蚀和水土保持方面的 研究。 文章编号:100128158(2000)022******* 试论土地生态学 杨子生 (云南大学地球科学系土地资源与土地利用规划研究室,云南昆明 650091) 摘要:土地生态学在土地科学学科体系中属于重要的基础性学科,它与生态学学科体系中的许多学科亦有密切联系。鉴于当前土地生态学研究的薄弱性、土地科学学科体系建设的重要性和全球土地生态退化问题的严重性及其恢复重建的紧迫性,加快土地生态学的发展和建设不仅必要且很重要。在论述土地生态学的概念、任务和目的基础上,将土地生态学的基本研究内容归结为5个方面:土地生态类型、土地生态评价、土地生态规划设计、土地生态整治、土地生态管理,此五者相互紧密联系、不可分割,因而是“五位一体”。关键词:土地生态学;土地科学;生态学;土地生态系统;土地生态退化中图分类号:N 05;F 301:Q 14 文献标识码:A 1 引言 近几年来,我国土地学界开展了对土地科学学科体系和建设的讨论,许多学者都不同程度地论及了“土地生态学”,其中朱德举主编的《土地科学导 论》[1]一书中还对土地生态学的产生背景和发展历 史、研究对象和定义、研究内容、研究方法、研究特点、作用和意义、建设和发展的实施方案等一系列问题进行了论述;有的中等农业学校还组织编写了《土地生态学》教材(内部使用),虽然还不很成熟,但也奠定了我国发展和建设土地生态学的必要基础。在现代生态学科学体系中,与上述土地生态学相关的学科先后出现过“地生态学”、“景观生态学”、“资源生态学”等,其中景观生态学目前得到了较快发展,研究内容和范围也非常广泛,包括了森林景观、自然保护、农业景观、风景旅游、城市园林、建筑景观等几乎所有自然与人文景观的范畴,有关土地利用问题亦被列为其重要研究内容。但毕竟景观生态学并不是专门为土地资源开发、利用、改造、保护与管理提供生态学依据的学科,因而不能取代土地生态学而成为土地科学中的分支学科。因此,笔者认为,切实加强土地生态学的建设和发展,使土地科学与生态学的结合点——土地生态学真正独立地成为专门对 土地资源开发利用、整治、保护和管理提供生态学依 据的分支学科,既是土地管理事业的迫切需要,也是检验生态学在土地科学领域能否具有生命力的标志。本文仅就土地生态学在土地科学学科体系中的地位与加快发展建设的必要性、土地生态学与生态学科学体系中相关学科的关系以及土地生态学的基本概念和研究内容体系谈谈肤浅的看法。 2 土地生态学在土地科学学科体系中的地位及其加快发展和建设的必要性 一门科学的学科体系(或学科结构体系)可以从横向和纵向2个方面表现出来:在横向上,按照研究对象的不同表现为科学的门类;在纵向上,根据认识过程的先后表现为科学的层次。土地科学是以土地为研究对象、以研究土地利用为主体(或核心)的科学,它将土地作为一个整体来研究,因而门类表现不很明显;然而,土地利用及其有关问题作为一个复杂的过程,其层次是明显的,因此,土地科学的学科体系实际上表现为层次结构体系。钱学森先生按照人的认识过程将自然科学分为3个层次,即基础科学、技术科学和应用科学技术;于光远先生把社会科学分为基础科学和应用科学2个层次,并将研究不依人类的意志为转移的客观规律的科学定义为基础科 第14卷 第2期2000年3月 中 国 土 地 科 学CH I NA LAND SC IEN CE V o l .14,N o.2 M ar .2000

国家生态安全综合评价研究

国家生态安全综合评价研究 万本太1 ,吴 军2 ,徐海根 2 1.国家环境保护总局自然生态保护司,北京 100035 2.国家环境保护总局南京环境科学研究所,江苏南京 210042 摘要:建立了包括国土安全、水安全、大气安全、生物安全和生态灾害五方面15个指标的综合评价体系,从国家尺度上对我国生态安全进行了评价.根据各省区生态安全指数的计算结果,从高到低将生态安全状况划分为一级、二级和三级.结果表明:生态安全状况达到一级的省区包括西藏、海南、广西、福建、广东、云南和江西;生态安全为二级的省区包括黑龙江、湖南、上海、青海、浙江、安徽、贵州、河南、湖北、山东、新疆、吉林、重庆、甘肃和四川;生态安全为三级的省区包括内蒙古、江苏、北京、辽宁、河北、宁夏、天津、陕西和山西.关键词:生态安全;综合评价;指标体系 中图分类号:X826 文献标志码:A 文章编号:1001-6929(2008)04-0057-06 Study on Comprehensive Assessment of China .s Ecological Security W AN B en-tai 1 ,WU Jun 2 ,XU Hai -gen 2 1.Depart ment of Nature and Ecology Conservation,State Environmental Protection Ad ministration,Beijing 100035,China 2.Nanjing Institute of Environmental Sciences,State Environ mental Protection Administration,Nanjing 210042,China A bstract :In order to understand the state of China .s ecological security,a comprehens ive assess ment s ystem containing fifteen indicators reflecting five aspects which are land security,water security,atmospheric security,biological security and ecological disaster were establis hed and a scientific and concrete assessment for China .s ecological security on the national scale were conducted.The states of ecological security of various provinces were classified into three grades according to the ecological security indexes from high to low:/the first grade 0,/the second grade 0and /the third grade 0.The res ults were listed as follows:the provinces achievin g /the first grade 0ecological security were Tibet,Hainan,Guangxi,Fujian,Guangd ong,Yun nan and Jiangxi;the ones with /the s econd grade 0ecological security were Heilon gjiang,Hunan,Shanghai,Qinghai,Zhejiang,Anhui,Guizhou,Henan,Hubei,Shandong,Xinjiang,Jilin,Chongqing,Gans u and Sichuan;the ones with /the third grade 0ecological s ecurity were Inner Mon golia,Jiangsu,Beijing,Liaoning,Hebei,Ningxia,Tianjin,Shaanxi and Shanxi.Key words :ecological security;comprehensive assessment;indicator system 收稿日期:2008-01-14 修订日期:2008-03-12 作者简介:万本太(1955-),男,吉林农安人,研究员,博士,主要从 事生态环境研究与管理,biodiv@s https://www.wendangku.net/doc/bb9535023.html,. 近几十年来,随着全球人地矛盾的日趋尖锐,生态状况总体上呈恶化趋势,主要表现为土地退化加剧、水生态平衡失调、林草植被破坏严重和生物多样性锐减等.生态安全已成为影响国家安全的因素[1-3] .在2000年国务院发布的5全国生态环境保护纲要6中,首次明确提出了/维护国家生态环境安全0的目标.对生态安全概念有不同的理解.在生态系统尺度上,生态安全是指生态系统的结构不受到破坏, 生态功能不受到损害的状态[4-5] .在国家或全球尺度上,生态安全是指一个地区或国家乃至全球的生态环境不受到威胁,从而能为整个经济社会的可持续 发展提供保障,防止生态难民的产生和社会动荡[6-7].国内已开展生态安全研究.肖笃宁等[4] 认为,生态安全研究的主要内容包括生态系统健康诊断、区域生态风险分析、景观安全格局、生态安全监测与预警以及生态安全管理、保障等方面;黎晓亚等[8] 通过对景观生态规划原则的增补,提出了区域生态安全格局设计的初步原则和方法;徐海根等 [9-10] 将生 态安全的理念运用到自然保护区的规划和设计中,研究了不同保护目标下自然保护区核心区和缓冲区的生态安全阈值.生态安全评价也是生态安全研究的一个重要领域,是指对生态整体的完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与评判,以生态风险和生态健康评价为核心内容,并体现人类安全的主导性 [11-12] .目前生态安全评价的研究 主要集中于特定生态系统和特定区域的评价 第21卷 第4期 环 境 科 学 研 究Research of Environmental Sciences Vol.21,No.4,2008 DOI :10.13198/j.res.2008.04.59.wanbt.015

区域土地资源生态安全评价

区域土地资源生态安全评价 Abstract: Ecological security is the core of the research on sustainable utilization of land resources. The concept and basic objective of ecological security of regional land resource was described at first; and then the principle of evaluation on ecological security of regional land resources was explored. An empirical analysis taking Shijiazhuang city as an example was made. Base on the situtation of ecological security, the land resource in this city was dividied into 3 types,low-resk region,mid-rist region and high-risk region. Further more some countermeasures and suggestions on ensuring the ecological security of land resources in Shijiazhuang city were proposed. The results of this research objectively reflectd the present situation about ecological security of land resources in Shijiazhuang city, which had an important significance to the promotation of the sustainable social and economic development of the region. Key words: land resources; ecological security evaluation; principal component analysis method; cluster analysis method 土地资源生态安全既是人类赖以生存的物质基础,又是区域经济社会可持续发展的先决条件?当前河北省正处于工业化?城镇化快速发展阶段,农地非农业化进程持续进行,具有生态功能的农用地特别是耕地资源显著减少?随着土地利用强度的不断增加以及不合理的利用方式,土地利用出现诸多问题,特别是水土流失?土地污染等生态环境问题日益突出,土地资源的可持续利用受到严重威胁? 对石家庄市的土地生态安全问题进行了研究,其研究结果对于推动区域经济社会的可持续发展具有重要意义? 1区域土地资源生态安全的内涵与基本目标 1.1区域土地资源生态安全的的内涵 土地生态安全,是指陆地表层由各种有机物和无机物构成的土地生态系统的结构不受破坏,同时土地生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要[1]?区域土地资源生态安全是指在特定研究区域内,人类赖以生存和发展的土地资源所处的生态环境,处于一种不受或少受威胁与破坏的健康?平衡的状态?在此种状态下,土地生态系统有稳定?均衡?充裕的自然资源可供利用,土地生态环境处于没有或很少污染的健康状态?而且,土地资源也只有在这种生态安全的状态下,才能维持土地资源与人类的协调发展,实现自然?经济和社会的可持续发展目标[2]?具体来讲,区域土地资源安全包含两重含义:一是生态系统自身的安全,即其自身结构未受破坏;二是生态系统对于人类的安全,即生态系统的功能不受损害,其提供的服务能满足人类生存和发展的需要[3]?

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